NEMOC Z PŘETÍŽENÍ - PŘÍČINA VYHYNUTÍ DINOSAURŮ?
Všechny systémy, které ve vesmíru existují, od molekul, přes planety až po galaxie, vznikaly v nějakém gravitačním poli a jeho působení stále podléhají. Na povrchu planet a těles naší Slunenčí soustavy nepřesahuje tíhové přetížení hodnot 28 g . Na umělých zařízeních, na centrifugách, se však mohou poměrně snadno vytvářet přetížení dosahující hodnot 105 g. Při takovém přetížení by například člověk vážil několik desítek miliónů newtonů. Umělá tíže je významným prostředkem pro modelování extrémních gravitačních podmínek značně odlišných od přírodních. Umožňuje zároveň studovat v laboratorních podmínkách reakce fyzikálních, chemických a biologických systémů podrobovaných různým přetížením.
Studium gravitace hrálo velkou roli v samotném počátku rozvoje fyziky, ale teprve Newton ji ve svém zákonu všeobecné gravitace kvantitativně popsal. Chování sil způsobujících zrychlení a vznik gravitace se řídí jeho gravitačním zákonem. Tento zákon poskytuje kvantitativní charakteristiku působící mezi hmotnými předměty. Newtonův gravitační zákon vyhovuje s neobyčejnou přesností jak při všech pozemských pozorováních, tak i při pohybu těles a planet naší Sluneční soustavy (až na pohyb Merkurova perihélia, který se zatím ještě nepodařilo vysvětlit).
Vliv přetížení na chemické a biologické systémy.
Změny způsobované přetížením v různých systémech jsou tím výraznější, čím je větší přetížení, čím složitější je struktura systému a čím složitější procesy v něm probíhají. Elektrony a protony s relativně "chudou" strukturou podrobované v cyklotronech obrovským přetížením dosahujících hodnot až 1010 g, "přežívají" tyto změny prakticky beze změn.
Při přetíženích v centrifugách získávají jednotlivé molekuly látek potenciální energii. Molekuly nebo i jejich části, se mohou působením přetížení posunout (spadnout z vyšší potenciální hladiny na nižší). Tím se uvolní potenciální energie, která může být využita k deformaci molekul, případně i k porušení jejich vazeb Z původní molekuly může vzniknout nový izomer a makromolekula se může rozpadnout na více částí. Vzorky penicilinu G centrifugovaného při přetížení 3x105 g vykazovaly o 20% větší účinnost než necentrifugované vzorky penicilinu. Z původního penicilinu G vznikl nový izomer, což jednoznačně potvrdila spetra NMR (nuklárně magnetická rezonance).
Biologické systémy mají mnohem složitější strukturu než systémy fyzikální nebo chemické. Procesy probíhající v těchto systémech během přetížení mohou vést někdy ke zcela neočekávaným výsledkům. Například zrna hrachu podrobená vhodnému přetížení ve vodě začnou produkovat látku s výrazným antibiotickým účinkem. Nejedná se o fytoncid - látku s antibiotickým účinkem, který je normálně přítomen v rostlině, nýbrž o látku vznikající v rostlině teprve v důsledku procesů probíhajících při přetížení.
Stejně neočekávané výsledky přinesly pokusy s viry. Tyto biologické struktury, které představují pomyslnou hranici mezi živou a neživou hmotou, mohou být rozrušeny centrifugací při 105 g. Elektronoptické snímky bakteriofágů (virů, jejichž hostitelem jsou bakteriální buňky) vystavených přetížení 105 g skutečně ukazují, že jejich struktura tak velkým přetížením neodolává. Jestliže se přetížení sníží o jeden řád, bakteriofágy zůstávají neporušeny. Naskytla se otázka, zda se vlivem přetížení také nezmění jejich něteré vlastnosti, zvláště schopnost reprodukce. Zjištěné výsledky byly více než překvapivé. Centrifugované bakteriofágy vykazovaly mnohem intenzivnější reprodukční schopnosti než bakteriofágy, které nebyly vystaveny přetížení.
Adaptace organismů na přetížení.
Velice zajímavým problémem je adaptace organismů k přetížení. Pokusy se zvířaty ukázaly, že zvířata snadno snášejí přetížení do 1,5 g. Dlouhodobější působení přetížení může způsobit tzv. nemoc z přetížení končící smrtí. Bylo zjištěno, že působením přetížení nedochází k patologickým změnám jednotlivých orgánů, a že tedy přetížením vyvolané změny jsou mikroskopické, případně metabolické povahy. Velikost přetížení, na které se může zvíře adaptovat, je nepřímo úměrná jeho velikosti. Například myši se snadno adaptují k přetížení 7 g, krysy jen k 5 g a slepice již jen ke 3 g. Přitom mladší jedinci se adaptují snáze než starší, samičky snáze než samci. Velmi nepříznivé je zjištění, že adaptace jevící všechny známky trvalosti může být zdánlivá a po určité době se může objevit nemoc z přetížení.
Vilv přetížení na celý organismus dokazuje struktura těl obratlovců. Váha živočicha se zvyšuje úměrně s objemem, tedy s třetí mocninou jeho průměrného rozměru. Pevnost skeletu, který tuto váhu podpírá, vzrůstá úměrně s průřezem jeho kostí, tj. s druhou mocninou průměrného rozměru jejich průřezu. Zvětší-li se objem živočicha, musí se patřičně zvětšit objem jeho kostí. V opačném případě by byla porušena dynamická rovnováha mezi váhou těla a pevností skeletu. Tím je vysvětlena známá skutečnost, že čím větší je obratlovec, tím větší procento jeho celkové hmotnosti připadá na kostní hmotu.
Velice zajímavé je zjištění, že způsobilost k fyziologické adaptaci na přetížení je dědičná. Bylo zjištěno, že po 5 generačních výběrech nejlépe se adaptujících jedinců krys byla získána generace, u níž úmrtnost na nemoc z přetížení dosahovala jen 10% úmrtnosti kontrolní skupiny. Přitom krysy se zvýšenou adaptační způsobilostí k přetížení se ničím nelišily od krys z kontrolní skupiny.
Názor genetiků, že mechanismus dědičného zvýšení způsobilosti k adaptaci spočívá spíše ve zvýšení počtu genů podílejících se na adaptaci než v mutacích, je značně diskutabilní. Zatím objasněné mechanismy účinků přetížení na molekulární úrovni svědčí spíše pro mutační změny. Získané výsledky rovněž napovídají, že v dědičných mechanismech hrají významnou úlohu metabolické procesy. Závažná otázka možných mutačních změn vyvolávaných přetížením zůstává zatím nezodpovězena. Provádění pokusů v této oblasti je velice náročnou a choulostivou záležitostí.
Dinosauři & nemoc z přetížení.
Z Newtonova zákona F = m .g je zřejmé, že působení gravitačních sil na nějaký objekt je tím větší, čím je objekt hmotnější. Tato skutečnost by mohla být zdůvodněním náhlého vymření obrovitých dinosaurů během relativně krátkého období v druhohorách. V důsledku nějaké přírodní katastrofy (průlet velké komety nebo meteoritu v těsné blízkosti Země, mohutná sopečná erupce, srážka meteoritu se Zemí apod.] mohlo dojít v druhohorách k dramatické změně gravitačích poměrů na Zemi. Vyvolané změny nemusely být nijak velké, ale pro obrovité obratlovce, jakými obrovití dinosauři typu Apatosaura, Brachiosaura či Brontosaura bezpochyby byli, mohly pro ně mít tragické následky. Změny gravitace vyvolané zvýšením rotace Země kolem vlastní osy mohly u nich vyvolat nemoc z přetížení mající za následek buď přímo smrt nebo aberace genetického materiálu. Obrovití dinosauři neumírali okamžitě, ale během poměrně velice krátké doby na následky celkového metabolického a humorálního rozvratu vyvolaného větším přetížením. Následné aberace genetického materiálu (změny ve struktuře DNA a RNA) mohly mít za následek úplné zakrnění evoluční větve těchto živočichů.
Výsledky pokusů se zvířaty, která byla vystavena přetížení, tuto hypotézu potvrzují. Svědčí o tom, že i poměrně nevelká změna přetížení se může stát vysoce efektivní, jestliže se její účinek zesílí prostřednictvím velké hmotnosti. Změna přetížení 0,5 g působící na organismus vyvolává například reakci svalú na přetížení, která je tisíckrát větší než reakce vyvolaná přetížením na tyto tkáně před změnou velikosti působícího přetížení. Takovým způsobem biologické účinky přetížení mající vliv na relativně velké struktury se realizují na poměrně malé ploše. Vyvolávají určitou specifickou reakci, například sekreci humorálního agens nebo nervové podráždění, které pak ve svém důsledku může působit zhoubně na celý organismus.
Vymření dinosaurů popisují celé stovky různých hypotéz. Nejuznávanější z nich je Alvarezova impaktní teorie o srážce Země s obřím meteoritem o průměru minimálně 300 km. Srážka Země s tak obřím tělesem měla za následek vznik celé řady tragických fenomenů: obrovská mračna dýmu jako důsledek obřích požárů, z toho vyplývající neprostupnost zemské atmosféry pro sluneční paprsky mající za následek prudké ochlazení atmosféry, vyhynutí rostlin, kterými se dinosauři živili, a nakonec i vyhynutí dinosaurů. Tato teorie však nevysvětluje, proč vymřeli jen velcí dinosauři, zatímco malí dinosauři, malí plazi, malí savci a zvláště obojživelníci (žáby, čolci, mloci), kteří jsou nejcitlivější na změnu teploty, v klidu a pohodě přežili. Také celá řada dalších, zdánlivě věrohodných teorií o vyhynutí dinosaurů, zcela jednoznačně pokulhává v tomto základním rozporu : velcí dinosauři vyhynuli, všechno ostatní, co bylo mnohem menší než obrovití dinosauři, přežilo.
Svou hypotézu o vyhynutí dinosaurů, jehož příčinou byla nemoc z přetížení, jsem vyslovil někdy začátkem osmdesátých let ve svém článku GRAVITAČNÍ BIOLOGIE (PŘEKVAPIVÉ BIOFYZIKÁLNÍ EFEKTY PŘETÍŽENÍ). Článek obcestoval redakce všech v té době u nás existujících vědeckých a populárně vědeckých časopisů se žádostí o jeho otištění, než byl v roce 1985 otištěn ve VTM, samozřejmě bez jakékoliv zmínky o dinosaurech. Pasáž o teorii vysvětlující vyhynutí dinosaurů byla z článku vypuštěna. Dodnes nevím proč. Neshledávám na ni nic ideologicky natolik nepřípustného, že by nemohla být tehdy otištěna. To však není podstatné. Podstatnější je to, zda by tuto teorii nešlo nějakým zůsobem dokázat nebo vyvrátit. Byť jen teoreticky. Mladí (ale i Vy věkem poněkud sešlejší) surfeři na internetu, kdo trochu rozumíte matematice, fyzice, chemii a biologii, máte možnost pokusit se o potvrzení nebo vyvrácení teorie, která nedává spát stovkám vědců na celém světě. Není důležité, zda se vám to nakonec povede, či nikoliv. Vězte totiž, že štěstí neznamená vytýčení si nějakého cíle a jeho zdárné dosažení, nýbrž samotné cestování. A to za to rozhodně stojí, nemyslíte?
|
